一种用于健康监测的信号处理方法及信号处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于健康监测的信号处理方法及信号处理装置。所述信号处理方法包括接收目标人物反射的雷达波信号以得到所述目标人物的震动相位信号；通过基于动目标检测的滤波器从所述震动相位信号中滤除呼吸信号谐波；以及从所述经过呼吸信号谐波滤除后得到的相位信号中估计所述目标人物的心跳频率。所述信号处理装置包括雷达信号模块和信号处理模块。雷达信号模块被配置为接收目标人物反射的信号以得到所述目标人物的震动相位信号。信号处理模块被配置成通过基于动目标检测的滤波器从所述震动相位信号中滤除呼吸信号谐波，以及从所述经过呼吸信号谐波滤除后得到的相位信号中估计所述目标人物的心跳频率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于健康监测的信号处理方法及信号处理装置
本申请涉及信号处理方法及其装置，特别涉及基于调频连续波(FMCW)毫米波雷达的信号处理方法及其装置。
技术介绍
随着社会老龄化问题的日益凸显，空巢老人的健康问题，尤其是心脑血管等慢性疾病以及突发性疾病受到广泛关注。同时，随着生活节奏的加快，人们的生活压力变大，更多的人处于亚健康状态。因此，如何在室内环境中对人体的呼吸、心跳等健康指标进行实时监测，成为关注人体健康需要考虑的重要问题。现有的呼吸和心跳检测方法多为接触式检测，主要利用穿戴式传感器或粘贴式电极直接接触人体进行检测，检测过程会对测试者造成心理或生理约束，无法准确真实地反映测试者的生理变化情况。并且接触式检测有一定的应用限制，例如当皮肤损伤或其他不允许接触式测量的情况。因此，需要提供一种改进的方法和装置来进行呼吸和心跳的检测。
技术实现思路
根据一个实施例，本专利技术提供一种信号处理方法，用于以非接触的方式检测人的心跳频率。所述方法包括接收目标人物反射的雷达波反射信号；从所述雷达波反射信号中获得所述目标人物的震动相位信号；从所述震动相位信号中滤除呼吸信号谐波以获得相位信号；以及从所述相位信号中获得所述目标人物的心跳频率。优选地，本专利技术的信号处理方法还包括通过带通滤波器对所述经过呼吸信号谐波滤除后得到的信号进行心跳带通滤波，滤出心跳信号所在频率范围内的相位信号；以及将所述经过心跳带通滤波后的相位信号进行频谱变换，得到心跳频率谱线。优选地，所述频谱变换为啁啾Z变换。优选地，所述心跳频率谱线的波峰处的频率为所述心跳频率。优选地，本专利技术的信号处理方法还包括混频所述雷达波反射信号和雷达波发射信号以得到中频信号；对所述中频信号进行数字正交化处理，将实信号转换成复信号，得到复数域回波信号；采集多个所述发射信号对应的复数域回波信号，存储为矩阵的行作为距离维，在所述距离维加窗，进行所述距离维的快速傅里叶变换；用恒虚警检测器检测所述目标人物潜在的距离单元，并确定所述目标人物的位置；以及对选取的一个预定的距离单元进行相位解缠绕，得到所述震动相位信号。优选地，本专利技术的信号处理方法还包括对选取的所述预定距离单元的所述震动相位信号进行直流分量消除及背景噪声消除。优选地，本专利技术的信号处理方法还包括通过带通滤波器对经过所述直流分量消除与背景噪声消除后得到的相位信号进行呼吸带通滤波，滤出呼吸信号所在频率范围内的相位信号；将所述经过呼吸带通滤波后的相位信号进行频谱变换得到呼吸频率谱线；以及估计所述目标人物的呼吸频率，所述呼吸频率谱线的波峰处的频率为所述呼吸频率。优选地，所述呼吸信号谐波滤除通过单延迟动目标检测抵消器进行，所述单延迟动目标检测抵消器的输出信号是输入信号和参考信号的差值，所述参考信号是比所述输入信号延迟一个周期的相位信号，所述周期是呼吸频率的倒数，输入信号是所述经过直流分量消除与背景噪声消除后得到的相位信号。优选地，所述调频连续波毫米波雷达的载波频段为77千兆赫兹至81千兆赫兹，距离分辨率为4厘米。优选地，所述带通滤波器在进行所述心跳带通滤波时容许频率范围为0.8赫兹至4赫兹的信号通过。优选地，所述带通滤波器在进行所述呼吸带通滤波时容许频率范围为0.1赫兹至0.6赫兹的信号通过。优选地，本专利技术的信号处理方法还包括，当所述目标人物的心跳频率处于预先设定的异常阈值范围时，生成警报信号。优选地，本专利技术的信号处理方法还包括，当所述目标人物的呼吸频率处于预先设定的异常阈值范围时，生成警报信号。根据另一实施例，本专利技术提供一种信号处理装置，所述装置包括雷达信号接收器及耦接于所述雷达信号接收器的信号处理器。所述，雷达信号接收器被配置为接收目标人物反射的信号以得到所述目标人物的震动相位信号。所述信号处理器被配置为通过基于动目标检测的滤波器从所述震动相位信号中滤除呼吸信号谐波，以及从所述经过呼吸信号谐波滤除后得到的相位信号中估计所述目标人物的心跳频率。优选地，本专利技术的信号处理装置还包括耦接于所述信号处理器的无线信号传输器，所述无线信号传输器被配置为当目标人物的心跳频率处于预先设定的异常阈值范围时，生成警报信号。附图说明各幅附图中，相同的标记指代结构相同或功能相似的部件或方法步骤。附图与下面的详细说明共同包含在说明书中，用以根据本专利技术描述各实施例并解释其技术方案、技术特征、实施方式及技术效果。图1A至1C为根据本专利技术实施例信号处理方法流程图。图2是经过直流分量消除与背景噪声消除后得到的相位信号曲线图。图3是经过呼吸带通滤波以及频谱变换后得到的呼吸频率谱线示意图。图4是经过呼吸信号谐波滤除、心跳带通滤波以及频谱变换后得到的心跳频率谱线示意图。图5是根据本专利技术实施例信号处理方法附加步骤的流程图。图6是根据本专利技术实施例的信号处理装置的结构框图。具体实施方式可以理解，除了所描述的示例实施例之外，如本文附图中一般描述和示出的实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，如结合附图所表示的示例实施例的以下更详细描述并非旨在限制所要求保护的实施例的范围，而仅仅是示例实施例的代表。本说明书中对“一个实施例”、“另一个实施例”或“实施例”(或类似描述)的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”等可以是指代相同的实施例，也可以是指代不同的实施例。此外，所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。在以下描述中，提供了许多具体细节以给出对实施例的透彻理解。相关领域的技术人员将认识到，在没有一个或多个具体细节的情况下，或在其他方法、组件、材料等的情况下，可以实施各种实施例。即在其他情况下，一些或所有已知的结构、材料或操作可以未被详细显示或描述。本专利技术提供一种信号处理方法及装置，具体地，本专利技术提供一种基于调频连续波(FMCW)毫米波雷达的信号处理方法及装置，可用于获得目标物体，例如接受检测者的呼吸频率和心跳频率。该方法及其装置可以避免穿戴式测试仪器设备与检测者的物理接触，从而有助于消除穿戴式仪器设备给检测者带来的生理和心理的不适，以及由此带来的对检测者呼吸频率和心跳频率的影响。此外，本专利技术的方法及装置可以提供长时间、高精度的监测数据。根据一个实施例，如图1A、图1B及图1C所示，本专利技术提供一种信号处理方法100。信号处理方法100包括接收目标人物反射信号的步骤102、对发射信号和接收信号进行混频的步骤104、进行数字正交化的步骤106、进行距离维快速傅里叶变换(FFT)的步骤108、进行恒虚警检测的步骤110，以及进行相位解缠绕的步骤112，以得到目标人物的震动相位信号。信号处理方法100可以包括通过基于动目标检测的滤波器从震动相位信号中滤除呼吸信号谐波，以及从所述经过呼吸信号谐波滤除后得到的相位信号中估计所述目标人物的心跳频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：/n接收目标人物反射的雷达波反射信号；/n从所述雷达波反射信号中获得所述目标人物的震动相位信号；/n从所述震动相位信号中滤除呼吸信号谐波以获得相位信号；以及/n从所述相位信号中获得所述目标人物的心跳频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：
接收目标人物反射的雷达波反射信号；
从所述雷达波反射信号中获得所述目标人物的震动相位信号；
从所述震动相位信号中滤除呼吸信号谐波以获得相位信号；以及
从所述相位信号中获得所述目标人物的心跳频率。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过带通滤波器对所述经过呼吸信号谐波滤除后得到的信号进行心跳带通滤波，滤出心跳信号所在频率范围内的相位信号；以及
将所述经过心跳带通滤波后的相位信号进行频谱变换，得到心跳频率谱线。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述频谱变换为啁啾Z变换。


4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述心跳频率谱线的波峰处的频率为所述心跳频率。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
混频所述雷达波反射信号和雷达波发射信号以得到中频信号；
对所述中频信号进行数字正交化处理，将实信号转换成复信号，得到复数域回波信号；
采集多个所述发射信号对应的复数域回波信号，存储为矩阵的行作为距离维，在所述距离维加窗，进行所述距离维的快速傅里叶变换；
用恒虚警检测器检测所述目标人物潜在的距离单元，并确定所述目标人物的位置；以及
对选取的一个预定的距离单元进行相位解缠绕，得到所述震动相位信号。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括对选取的所述预定距离单元的所述震动相位信号进行直流分量消除及背景噪声消除。


7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
通过带通滤波器对经过所述直流分量消除与背景噪声消除后得到的相位信号进行呼吸带通滤波，滤出呼吸信号所在频率范围内的相位信号；
将所述经过呼吸带通滤波后的相位信号进行频谱变换得到呼吸频率谱线；以及
估计所述目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨悦，郭永新，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，苏州工业园区新国大研究院，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG